CN108523844B - 校准和图像处理设备、方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及作为在血管中拉回血管内成像探针的结果而校准相对于血管生成的多帧的系统和方法。在帧的子集之间改变的设置在帧中的校准部件可用于执行校准。可以在拉回后执行校准。各种滤波器和图像处理技术可用于识别多帧中的一个或多个部件，包括但不限于校准部件、导丝、分支血管、支架支柱、血管的内腔和其他部件。可以使用图形用户截面来显示部件。

Description

校准和图像处理设备、方法和系统

技术领域

本发明涉及成像系统，更具体地，涉及图像数据收集探针、数据收集系统、光学相干断层扫描和相关方法。

背景技术

光学相干断层扫描(OCT)是在眼科学、心脏学、肠胃学和其他领域中广泛地应用的干涉成像技术。在干涉成像中，来自已知和可控光学路径(‘参考路径’)的光与从未知路径返回的光发生干涉，使得可以通过分析所得到的干涉图来确定关于该未知路径(‘样本路径’)的信息。干涉图包含被分析的样本内的结构的深度位置信息。OCT的具体优点在于其与光纤的固有兼容性，使其成为非侵入性或微创医疗过程的近乎理想的成像方式。

通常，对于OCT系统来说，样本和干涉路径的长度相匹配以确保被记录的干涉效应对应于样本内的期望扫描区域。在许多过程中要求的相对较长光学导管(通常近似为1.5至2米)的情况下，这种匹配难以实现。此外，在这些导管中使用的光纤可在使用期间容易地伸展或者收缩几毫米。

当使用OCT时，光学“零点”是必不可少的。其在图像空间中限定了哪里存在所谓的参考平面。通过约定，表面平面在x-y平面中，并且沿着z轴为深度。例如在显微镜应用中，可以有利地将零点设置在显微镜载片的表面处，使得可以抵靠该已知表面测量样本。对于插入到内腔(诸如血管)中的导管来说，最有用的参考表面是导管尖端本身的外表面，并且从该位置开始向外测量所有距离。

OTC系统通常使用光学成像设备内的可调参考路径来根据使用状况调整每个导管。这通常使用参考电机进行处理，其中参考电机可以来回移动诸如参考反射镜的反射器以调整参考路径。

给定的医疗应用可以每天使用许多一次性导管；所有都与相同的成像设备交互。因此，虽然主路径长度调整可以非常有效地工作，但其通常要求理解光学反射图案的本领域技术人员的初始调整或者将被OCT记录的导管的‘识别标志’，以确定如何将参考路径调整为与导管尖端的外表面一致。

再次，通过调整参考臂的主路径长度来执行图像零点或参考面位置的调整。这种调整通常被称为参考臂的“z偏移”并且经由电机(简称为z偏移电机)和可移动参考镜进行控制。按照惯例，当如设计一样精确制造样本臂长度(导管)时，设备z偏移为零；当导管太短时为负；以及当导管太长时为正。电机移动可用于以一致的方式来调整用于不同的导管的参考路径。

基于OCT导管的探针通常包括光束引导结构(诸如透镜或反射器)，该光束引导结构被放置在它们的远端处以聚集和引导用于扫描目的的光。光通常传播通过一个或多个透明鞘，其中透明鞘包括其中设置有光纤的导管外部结构并与透镜或反射器进行光学通信。每个光学界面都可以引起将被OCT检测到的反射。因此，在确定这些反射器中的哪一个对应于系统的期望光学参考点(‘零点’)方面存在挑战。

由于基于这种零点设置进行测量，所以正确地进行设置可以显著影响给定医疗应用的结果。此外，由于可能存在多种紧密间隔和类似的强度反射，所以检测适当零偏移(‘z偏移’)的软件的使用存在问题且是不可靠的。此外，作为进一步的复杂性，由于成像系统和这种系统使用的基于一次性导管的探针随时间发生变化，所以用于一个系统的软件通常不被设计用于不同的OCT探针。校准漂移和其他成像人为因素也会影响拉回后检查帧期间(frames post-pullback)的图像质量。

因此，需要适合用于校准OCT系统的方法、设备和系统。假定光学接口信号的复杂性，需要在校准数据收集探针或基本数据的环境下处理这种信号的附加技术、软件模块和设备。此外，还需要适合于在完成拉回之后处理校准漂移和相关问题的图像处理技术。此外，方法、设备和系统应该能够利用不同类型的一次性数据收集探针进行工作。本发明解决了这些需求。

发明内容

部分地，本发明涉及各种图像数据收集探针设计，其包括校准部件(calibrationfeature)以区别探针类型并且在使用给定类型的数据收集探针时校准数据收集系统。被配置为不依赖于电机相关的偏移改变的在完成拉回之后使用图像处理技术执行连续校准的方法和系统也是本发明的实施例。给定校准部件的放置或特性可用于识别不同类型的数据收集探针。此外，可以在识别OCT系统使用的导管类型时规定可针对给定导管类型执行的具体校准步骤。

本发明还包括各种图像数据处理软件模块和用于这种模块的模块化或封装以及涉及它们的序列配置的处理方法。可以从第一软件模块(诸如连续校准模块)使用的数据库或其他数据存储或存储器中预取OCT数据帧，并且随后预取用于第二软件模块，诸如分支血管检测。这种预取可扩展到多个软件模块，诸如成像处理和滤波模块。

血管内成像探针结构部件的使用及其特性(诸如OCT图像数据帧中的相关强度图案)可用于识别感兴趣的校准特征或者特征被误识别为感兴趣的校准部件的情况。例如，映射到特定结构部件和其光学识别标志区域的OCT图像中的暗或低强度区域可用作滤波或图案识别算法的一部分以在搜索感兴趣的校准部件时筛选出错误的光学界面信号。以这种方式，可以以更高的精度识别具有反射的拼接、基本为穿透式的玻璃部件以及光散射校准部件。在一个实施例中，使用成像处理方法和软件模块，搜索在拉回期间相对于数据收集探针移动的校准部件，以在完成拉回之后执行连续校准。

部分地，本发明提供了检测设置在具有血管壁的血管中的校准部件的方法，使用血管内成像探针来扫描血管。该方法包括以下步骤：将在血管中拉回(pullback throughthe vessel)期间获得的图像数据存储在存储设备中，图像数据包括多帧，每一帧都包括扫描线；针对多帧中的第一帧平均扫描线以获取斑点减少的第一帧；在斑点减少的第一帧中识别估计出现校准部件的区域；识别校准部件的候选样本；使用校准部件的至少一部分的厚度识别由候选样本限定的区域；以及对候选样本拟合曲线以限定斑点减少的第一帧中的校准部件的边界。

本发明还提供了检测设置在具有血管壁的血管中的校准部件的方法，使用血管内成像探针扫描血管。该方法包括以下步骤：将在血管中拉回期间获得的图像数据存储在存储设备中，图像数据包括多帧，每一帧都包括扫描线；针对多帧中的第一帧平均扫描线以获取斑点减少的第一帧；在斑点减少的第一帧中识别期望出现校准部件的区域；使用第一空间滤波器识别校准部件的候选像素；使用第二空间滤波器识别由候选像素限定的区域，第二空间滤波器具有校准部件的至少一部分的厚度；以及对候选像素拟合曲线以限定斑点减少的第一帧中的校准部件的边界。

在一些实施例中，血管内成像探针包括光纤和与光纤进行光学通信的光束定向器。校准部件可以是包括聚合物的基本透明的弯曲保护套的基本椭圆形截面。椭圆形截面可具有第一环形区域和第二环形区域，并且第二环形区域可掺杂有光散射材料。该厚度可以是第二环形区域的环形厚度，并且第二环形区域同心地设置在第一环形区域中。

在一些实施例中，该方法还可以包括：从附接至血管内成像探针的设备接收该厚度的步骤。

在一些实施例中，该方法还可以包括使用该厚度搜索第二环形区域的步骤。

在一些实施例中，该方法还可以包括以下步骤：在校准部件内旋转光纤和光束定向器并生成血管的截面的图像。该图像包括具有第一光学强度的第一环形区域和具有第二光学强度的第二环形区域，第二光学强度亮于第一光学强度。

在一些实施例中，该方法还可以包括以下步骤：针对多帧中的第二帧平均扫描线以获取斑点减少的第二帧；在斑点减少的第二帧中识别估计出现校准部件的区域；使用第一空间滤波器识别校准部件的候选样本；使用厚度为校准部件的至少一部分的第二空间滤波器识别由候选样本限定的区域；以及对候选样本拟合曲线以限定斑点减少的第二帧中的校准部件的边界。

在一些实施例中，该方法还可以包括以下步骤：在帧的一条或多条扫描线中识别具有第一强度的暗区域；以及如果第二强度大于第一强度，则排除在暗区域中出现的具有第二强度的光学信号。

在一些实施例中，使用一个或多个滤波器执行一个或多个识别步骤。

在一些实施例中，该方法还可以包括以下步骤：当边界的形状是不规则的或者超过形状阈值时，拒绝与校准部件的边界相关联的图像数据。

部分地，本发明还提供了一种血管内图像数据处理系统。该系统可包括存储器和与存储器通信的处理器。存储器包括可被处理器执行的指令以使处理器：使用在多帧中的两帧或多帧之间改变的椭圆形校准部件连续地校准包括截面图像的多帧，多帧包括在血管中拉回探针期间收集的数据；检测多帧中的导丝；以及显示多个连续校准的帧。

在一些实施例中，连续地校准包括：在多帧中的至少大多数帧中识别椭圆形校准部件。

在一些实施例中，使用选自由校准部件的非同心定位、校准部件的圆形轮廓、校准部件的周长测量、校准部件的面积测量、校准部件的较亮环形子集的厚度和校准部件的掺杂区域的厚度所组成的组中的一个或多个约束来执行识别椭圆形校准部件。

在一些实施例中，该系统还可以包括可被处理器执行的指令以使处理器：将多帧划分为多个窗并横跨多个窗相对于椭圆形校准部件的测量值拟合曲线。

在一些实施例中，该系统可以包括可被处理器执行的指令以使处理器：在连续校准的帧中检测一个或多个分支血管并在一个或多个连续校准的帧上显示分支血管。

在一些实施例中，该系统可包括可被处理器执行的指令以使处理器：针对连续校准的帧基于每一帧检测血管的内腔；以及在连续校准的帧中显示血管的内腔。

在一些实施例中，该系统可包括可被处理器执行的指令以使处理器：对于连续校准的帧基于每一帧检测引导导管。

在一些实施例中，该系统可包括可被处理器执行的指令以使处理器：检测支架支柱；以及在一个或多个连续校准的帧上显示支架支柱。

在一些实施例中，该系统可包括可被处理器执行的指令以使处理器：在连续校准的帧中基于每一帧检测一个或多个分支血管；在连续校准的帧中基于每一帧检测一个或多个支架支柱；对于连续校准的帧基于每一帧检测血管的内腔；以及在一个或多个连续校准的帧上显示分支血管、一个或多个支架支柱和内腔。

在一些实施例中，椭圆形校准部件包括第一边界，并且该第一边界在两帧或多帧之间改变。

在一些实施例中，椭圆形校准部件包括设置在第一边界内的第二边界，并且第二边界在两帧或多帧之间改变。

在一些实施例中，连续地校准多帧包括：在生成校准扫描线的帧之前校准每条扫描线。

在一些实施例中，该系统可包括可被处理器执行的指令以使处理器：响应于第一边界的形状或者校准部件跟踪的丢失而生成警告。

在一个实施例中，一个或多个滤波器核被配置为识别一个或多个强度图案或数据收集探针特征，包括但不限于诸如来自鞘的环形掺杂区域、诸如与玻璃或其他基本无反射结构相关联的暗环或带的低强度区域的强度图案的校准部件(来自光纤的第一部分和光纤的第二部分之间的拼接的反射、来自灌封层的反射)以及设置在随着探针旋转在不同位置处成像的成像区域中的校准部件。

在一个实施例中，可基于每条扫描线来应用滤波器核。在一个实施例中，滤波器核可以被配置为沿着给定扫描线匹配环的高或低区域。在一个实施例中，第一部分和第二部分是干涉仪的样本臂的部分。在一个实施例中，基于掺杂环形校准部件的厚度来触发特定滤波器核的选择。在一个实施例中，掺杂环形校准部件的厚度、掺杂环形校准部件的散射颗粒浓度或者其他探针专用的校准部件可使用标签来编码，其标签可以被扫描器读取并被传输至校准软件模块用于响应于编码厚度选择特定的滤波器核。在一个实施例中，标签在场标签或RFID标签附近。在一个实施例中，扫描器可以是探针接口单元的一部分。

在一个实施例中，滤波器核(诸如卷积矩阵)被实施为包括行和列以及被配置为执行图像处理(用于执行强度、加强、图案识别、检测、跟踪和其他图像处理任务)的元素的矩阵。滤波器核可用于各种处理和其他处理级以对OCT图像数据或其他图像数据执行图像处理。在一个实施例中，术语“预取”表示预先从被另一系统或处理请求或处理的这种数据的一个源中获取数据。虽然如前所述，但本文所讨论的术语的范围不用于限制而只是澄清它们的用户，并且本领域技术人员能够结合术语的最广泛含义。

在一个实施例中，使用图像处理技术而非使用电机位置影响校准，可以在完成拉回之后执行图像数据的帧的校准。在一个实施例中，可以在软件中处理并且基于每一帧执行基于电机的校准之后的不同光纤变化。例如，可以使用连续校准处理)(诸如图像处理模块)基于每一帧来校正与光纤拉伸或血管移动(诸如由于心肌收缩)相关联的错误。基于每一帧跟踪移动或者使校准部件变形以及处理可以模仿校准部件的错误信号是本发明的实施例。

在一个实施例中，具有基本为圆形或椭圆形截面的细长鞘以图案(诸如环、带或其他环形区域或多环形区域)掺杂有多种散射元素。可以相对于掺杂鞘拉回光学探针，使得生成数据的图像帧，其中掺杂区域的图案的出现沿着拉回在一帧或多帧中改变、移动或变形。

在一个实施例中，细长鞘被配置为传输适合于生成血管或其组成的图像的光。在一个实施例中，基本为圆形或椭圆形的截面包括第一基本为环形的区域(包括散射元素)和第二基本为环形的区域(基本不包括散射颗粒)。在一个实施例中，校准部件包括限定第一环形子集和第二环形子集的环。在一个实施例中，散射颗粒为TiO₂颗粒。

校准部件可以包括一个或多个滤波器，用于跟踪横跨图像数据的多帧出现的一维或二维特征。可以基于从校准部件或探针使用的其他鞘接收的反向散射信号来识别导管的光学识别标志。

附图说明

附图没有必须按比例绘制，相反，重点通常放在所示原理上。附图在所有方面都被认为是示意性的而非用于限制本发明，仅通过权利要求来限定本发明的范围。

图1A是示出根据本发明所示实施例的适合用于光学相干断层扫描系统以及一个或多个校准处理的各种数据收集探针结构的示意图。

图1B是示出根据本发明所示实施例的OCT数据收集系统和血管内数据收集探针的示意图。

图2A至图2D是示出根据本发明所示实施例的基于导管的血管内数据收集探针的截面的示意图。

图3A是示出根据本发明所示实施例的基于导管的血管内数据收集探针的截面以及关于扫描线和特定校准部件的附加细节的示意图。

图3B是根据本发明所示实施例的使用包括具有一个或多个校准部件的各种光学部件的OCT探针在第一帧处相对于血管得到的光学相干断层扫描图像数据的帧。

图3C是根据本发明所示实施例的使用包括具有一个或多个校准部件的各种光学部件的OCT探针在第二帧处相对于血管得到的光学相干断层扫描图像数据的帧。

图3D是根据本发明所示实施例的包括一个或多个校准部件的相对于血管得到的光学相干断层扫描图像数据的帧。

图4是示出根据本发明所示实施例的关于收集相对于血管的图像数据和后拉回数据处理的各种高级步骤和阶段的示意图。

图5是包括图4的步骤和阶段的示意图并且还示出根据本发明所示实施例的关于收集相对于血管的图像数据和后拉回数据处理的步骤和阶段的附加细节。

图6A是示出根据本发明所示实施例的适合用于跟踪或分析光学相干断层扫描数据的帧中的校准部件(诸如掺杂鞘)的流程图。

图6B是示出根据本发明所示实施例的使用光学相干断层扫描得到的血管的截面图的两个版本，其中一个版本经历了线平均而另一个版本没有。

图6C是示出具有各种区域(包括利用图形覆盖识别的掺杂鞘)的血管的光学相干断层扫描图像的截面的图像。

图7是被配置为相对于本文描述的软件模块引导图像数据的处理的图像数据处理模块(诸如图8的处理流水线路径中的模块)的示意图。

图8是沿着基于生理和其他考虑因素的不同处理路径以改进这种模块的应用结果的图像处理软件模块的配置。

图9A是示出根据本发明所示实施例的具有光束定向器以及与其相关的一个或多个光纤拼接和图案识别部件的血管内图像收集探针的示意图。

图9B是示出可根据本发明实施例解决的对校准部件的制造可变性的影响的示意图。

图10A和图10B是示出根据本发明所示实施例的可响应于校准软件模块检测到的锁定丢失(loss of lock)或偏差识别监控的错误状态的OCT生成图像的截面和纵向模式图。

图11是根据本发明实施例的适合于多个OCT帧之间的内插或校准的曲线拟合处理的流程图。

图12是示出根据本发明所示实施例的掺杂鞘及其层的放大图以及基于这些层的厚度的OCT信号变化的示意图。

具体实施方式

部分地，本发明涉及收集和处理数据(诸如OCT数据的帧)的各种方法。在一个实施例中，OCT数据或图像数据的帧包括由使用可旋转血管内探针得到的多条扫描线生成的截面图像。使用数据收集探针，截面图像或其他图像使用相对于诸如血管的样本所得到的基于干扰的深度测量值来生成。本发明的一个实施例涉及校准结合数据收集探针使用的数据收集系统(诸如OCT系统)的方法。可使用各种类型的校准，诸如手动校准或使用反射镜和电机启动改变的用户触发自动校准。部分地，本发明涉及连续校准方法实施例，该校准方法结合图像处理模块而非电机调整来校准根据拉回所获取的OCT数据的帧。

数据收集探针(诸如OCT探针、IVUS探针、基于压力线的探针、血流储备分数探针、组合前述技术的探针)被插入到对象中，然后被用于对特定的血管进行成像或者收集关于该血管的数据。结果，数据收集探针本质上是一次性的。用于校准这种探针的部件集和方法可以随时间变化。这些探针中的一些可以与现有的成像系统和未来开发的系统后向兼容和前向兼容。与此相反，一些探针仅可以与特定类型的OCT系统兼容，或者给定系统仅可以使用给定探针的特定特征。因此，能够识别不同类型的探针以及如何与给定OCT系统一起工作是期望的设计特征。此外，给定电流生成探针使用的校准程序和传统探针类型可以不同。结果，检测这种差异允许使用不同的校准程序。

此外，与这些探针交互并接收来自这些探针的数据的数据收集系统也随时间变化。结果，本发明的一个方面涉及识别和校准不同类型的数据收集探针。部分地，在一个实施例中，基于耦合至特定数据收集和处理系统的数据收集探针的类型，从多个软件模块或数据处理级中选择不同的校准程序。

在图1A中，示出了图像数据收集和处理系统1，其被配置为与作为数据收集探针5的一部分的光纤3接口连接。图1B示出了关于图像数据收集和处理系统1的附加细节，其用于作为OCT数据收集和处理系统的实施例。在关于具有限定内腔L的血管壁VM的血管B的体内环境中示出探针5。血管B还包括分支血管SB。

探针5包括探针尖端，其包括光纤3或者与光纤3进行光学通信。探针5的尖端和光纤3被设置在一个或多个鞘(诸如导管鞘7)内。探针尖端可以包括各种元件，诸如成角光束定向器或者透镜盖以及用于其他成像形式的换能器。探针5的光纤3还可以包括设置在光纤3周围的扭线。探针在内腔L内传输光(被示出为λ)并且接收从血管壁VW散射的光。

在一个实施例中，光纤3是干涉仪的样本臂的一部分。数据收集探针5(诸如OCT探针)可用于收集适合于对诸如血管的样本进行成像的深度信息。例如，基于通过这种探针5发送和接收的光学信号来生成图像数据的帧的集合(诸如帧F1和帧F2)。随着探针的旋转，通过扫描线的收集来形成血管的截面图像。

探针5随着鞘7内的光纤3和探针尖端的旋转而在血管B中被拉回，使得从探针尖端发送到血管壁的光束λ在其沿着被成像的血管B的部分移动时呈螺旋形。该部分具有特定的拉回距离。在一个实施例中，关于拉回距离来得到帧的集合。由于在血管B中探针5被拉回，所以探针5在鞘7内滑动。结果，关于血管的不同部分和通过鞘7的不同部分而得到不同的帧。例如，在图3B和图3C中表示的帧F1和帧F2对应于在不同位置通过鞘7的成像并且示出了作为鞘7的不同部分被成像的结果关于不同校准部件而生成的图像。

作为又一实例，鞘7可以沿着血管B移动并压缩，并且如帧F1和F2所示，具有沿着多帧改变或移动的不同椭圆形截面。部分地，本发明的一个方面涉及使用横跨帧改变的校准部件10以及不横跨帧移动的校准部件执行多帧OCT数据的校准。直接附接至光纤3的光纤固定校准部件10a(诸如图2A的探针实施例D1)不同于成像领域中的校准部件，并且随着探针5被拉回而移动和改变(诸如图2C和图2D中的校准部件10c)。在图2A中，探针D1包括作为同心层的附接至光纤3的校准部件，因此该校准部件与探针D1一起移动并且以与探针D1相同的方式进行一致成像。

不同类型的数据收集探针可被数据收集系统1使用，并且系统被配置为识别不同类型的探针(诸如探针5和其他设计)。本发明的实施例还涉及数据收集探针及其部件。图像数据收集探针5(诸如OCT探针)可包括校准部件10，在拉回期间所获得的多帧图像数据中可通过系统1的一个或多个模块12识别该校准部件。软件模块12可以包括各种校准软件模块、图像处理软件模块、图形用户界面、截面区域显示器、纵向或L模式显示器、样条或内插软件模块、预取(prefetch)软件模块或架构以及本文描述的其他软件模块。

在一个实施例中，校准部件10包括反向散射颗粒的几何结构或图案或可控配置以区别探针类型并且在使用给定类型的数据收集探针时校准数据收集系统。给定校准部件的放置或特性可用于识别不同类型的数据收集探针。此外，可以在识别由OCT系统使用的导管类型时指定可针对给定导管类型执行的具体校准步骤(诸如图4中的步骤1-4)。例如，关于图2A至图2C，不同的校准部件10a、10b、10c及其组合可用作识别标志，以区别探针类型和触发探针专用校准软件程序。不同的校准模块可作为系统1使用的软件模块12的一部分被存储在存储器中。

在一个实施例中，光纤3与患者接口单元14接口连接，其中患者接口单元14包括被配置为接收光纤3的端面或耦合至光纤3的光纤的转换头或耦合器。PIU可以包括诸如RFID读取器的标签读取器以读取附接至探针5的标签。关于校准部件的信息(诸如厚度或者掺杂鞘或探针层的浓度)可以被编码在其上。

图1A的顶部示出了给定探针5的各种可能的示例性截面D1、D2、D3、D4和D5。如图所示，数据收集探针5可以包括多个细长的嵌套层或鞘以及设置在其中的光纤3。数据收集探针可以包括校准部件，诸如校准部件10以及校准部件的其他具体实例(诸如部件10a、10b、10c和本文更详细示出和讨论的其他部件)。

数据收集探针5可以包括提供反射的多个表面，其可用于识别给定类型的数据收集探针的一个或多个部件。所示层通常为细长的圆柱对象，诸如一个设置在另一个内的鞘。在一个实施例中，诸如灌封材料的支持材料环绕沿着在各个实施例中的探针的纵轴设置的光纤3。关于探针5的截面选项D1，在图1A中示出了具有环绕光纤3的灌封材料20以及一个或多个鞘的光纤3的实例。

在一个实施例中，数据收集探针5是OCT探针。如图所示，探针5被一般化，因为用于OCT探针结构的各种不同的示例性截面都是可能的。如此，具有诸如任选探针截面D1、D2、D3、D4、D5、D6的截面的探针结构被设置为各种鞘结构的实例以及与其相关的校准技术中的相关变化。关于图2A至图2D以及图3A至图3D讨论关于各种探针结构D1、D2、D3、D4和D5的附加细节。

部分地，本发明涉及适合于收集关于样本(诸如血管)的数据使得可以生成关于该样本的适当图像的设备、探针、系统、其部件和方法。为了生成适当图像，数据收集系统的部件需要被识别和校准。具体地，因为诸如OCT系统的成像系统随时间变化以及随着探针设计的改变而变化，所以识别不同类型的数据收集探针是有兴趣的，期望知道是否可以使用给定成像系统的相关部件以及特定的传统探针是否与给定成像系统兼容。在讨论这些部件和截面结构之前，在图2A至图2D以及图3A中，考虑当该系统为OCT系统时与系统1相关的一些附加细节。

在图1B中，示出了一般化的数据收集和处理系统1。数据收集探针可经由各种机制(诸如光学耦合器22)连接至系统1。如右图所示，数据收集探针5可以在空气中或以离体状态连接，然后插入到具有内腔L的血管中。系统包括具有参考臂和样本臂的干涉仪。光纤3是干涉仪的样本臂的一部分。反射器25(诸如轨道上的可移动反射镜)是干涉仪的一部分并且指定参考臂的一个终点。在一个实施例中，第一光纤耦合器22经由光学路径26与第二光纤耦合器31光学通信。

光源28(诸如扫频光源)产生通过光学路径29进入第二光学耦合器31的光。进入第一耦合器22的光沿着光纤路径35和3分裂。一个路径35终止于可移动反射器25，而样本臂部分进入探针5并允许光以相对于探针的纵轴的角度被引导至血管壁VW。具有不同部件(诸如反向散射掺杂鞘或反向散射部件)各种类型的探针5可用作校准部件。在来自给定探针的给定图像中生成的光学图案也是校准部件的类型。

被可移动反射器25反射的光沿着光纤35返回到耦合器22。类似地，被壁VW反射的光沿着光纤3返回到耦合器22并与被可移动反射器25反射的光组合以形成干涉图案。这种组合光经过光学路径26到达第二耦合器31，进而到达光纤38并且被诸如光电二极管的检测器40检测到。来自检测器40的输出信号通过处理器或OCT系统50的其他部件进行处理。

在一个实施例中，OCT系统50是工作站或服务器，其被配置为运行软件模块12并处理对应于血管截面的图像数据的帧或扫描线(示出血管壁的特征，诸如图3B和图3C针对帧F1和F2所示)。探针5在血管中拉回期间包括或成像一个或多个校准部件10。在一个实施例中，诸如光散射颗粒的区域可使用一个或多个软件模块12进行成像和识别并且用于校准图像数据的帧。

由于在探针5设置在内腔L中时OCT具有相对于血管壁VM分解血场(blood field)的难度，所以冲洗溶液被用于清洗血场并促进良好的成像环境。如图所示，造影溶液可以流过环形区域、由内层(诸如第一层或第一鞘)限定的净化腔、和外层(诸如第二层或第二鞘)。

相反，如图1B的右下部所示，在插入内腔之前的时间T处，当探针5位于空气中时，该区域可以在使用之前被空气填充，诸如探针5没有设置在内腔L中所示的离体情境。空气被净化并且适当的溶液(诸如造影溶液或另一溶液)填充给定探针5中的一个或多个腔或体积。在稍后时间T+△T处，当探针位于内腔中时，与时间T处与空气相邻的外鞘相比，导管的外鞘与血管(诸如动脉)中的血场相邻。在一个实施例中，不同的空气和流体界面可以是校准部件。

由于数据收集期间基于哪种材料在光学路径中发生不同的光学传播和反射，可在校准期间使用导管中存在的空气和流体。例如，根据探针在插入内腔之前在空气中被校准还是当置于适当位置时被校准，在图2A至图2D以及图3A的截面中示出各种鞘与流体和空气之间的界面发生变化。在图2A至图2C的探针中示出净化腔70。

数据收集探针不同的一种方式关于校准部件(给定探针中使用的掺杂层或区域)的特性以及如何定位这种校准部件和掺杂哪个鞘或层。校准部件可以包括以图案配置的散射材料(诸如探针部件内的层)。在一个实施例中，散射材料包括TiO₂。还可以在一个或多个环形区域中选择性地掺杂少数掺杂层，其被掺杂以形成散射光的鞘的带或区域。

图2A、图2B、图2C、图2D、图3A和图3B示出了示例性血管内成像探针D1、D2、D3、D4、D5和D6的各种截面，该探针包括光纤3和鞘7(具有外鞘层7c和内鞘层7i)以及校准部件或者适合于执行校准的其他特性。图2A示出了血管内成像探针D1的截面。多个基本同心的层环绕光纤3。例如，光纤3被聚合物层55(诸如PET或另一适当的聚合物)所环绕。关于探针D1，聚合物层55掺有光散射颗粒。在一个实施例中，其中的光散射颗粒或该光散射颗粒本身为校准部件10a。该聚合物层55可以被掺杂或收缩到导管透镜上以引起后反射并在给定图像帧中生成亮环。假定与透镜的附接，该校准部件不横跨图像数据的帧移动。

在另一实施例中，光散射颗粒与聚合物层55一起是校准部件10a。在一个实施例中，灌封层20环绕聚合物层55和光纤3。灌封层20还可以被另一聚合物层60所环绕。在一个实施例中，该附加聚合物层60还可以包括PET或另一适当的材料。如图2B所示，该聚合物层60可以掺杂为校准部件。如图所示，外鞘7o(其通常由适当的聚合物形成)是探针的外表面，其中探针通常在净化和插入之前与空气交互，或者在净化期间与冲洗溶液交互，或者在设置在血管中时与诸如造影溶液的冲洗溶液交互。在净化腔70中发生探针的净化。图2A至图2D中所示的每个层或结构都是细长鞘或光核心。

图2B示出了血管内成像探针D2的截面，其中聚合物层60被掺杂以形成校准部件10b。探针5的其他层(诸如层55和鞘7)也可以被掺杂，诸如，如探针D3和D4中的校准部件10c所示，在内鞘层7i和外鞘层7o之间被掺杂。在图2C的探针D4中，光纤3相对于中心位置C未对准。相反，在图2D中，光纤3基本处于灌封层20的中心。

在图3B、图3C和图3D中示出了关于血管内数据收集探针D5和D6的示例性截面的附加细节。关于图3A的数据收集探针D5，探针包括设置在鞘7中的校准部件。具体地，鞘的区域是未掺杂的UDS并具有厚度T1和折射率IR1。鞘7被部分掺杂，使得具有厚度T2和折射率IR2的鞘的掺杂部分DS与具有折射率IR3的冲洗区域70相邻。鞘的掺杂区域DS包括的散射颗粒的浓度足以散射被光束定向器或透镜(未示出)和光纤3收集的光。

图3B和图3C示出了关于示例性数据收集探针D6的各种层的附加细节。图3D示出了关于示例性数据收集探针D7的各种层的附加细节。图3B和图3C示出了包括设置在第一边界内的第二边界的椭圆形校准部件的实例。在一个实施例中，边界可以在图像或边界或其他校准部件中包括圆形或环形。

OCT图像(诸如图3B、图3C和图3D的截面图像)通常在某时获取一条扫描线。在一个实施例中，沿着源于导管中心到达最大成像深度的光线的样本序列被称为扫描线。在本发明的一个实施例中，OCT图像中的最小数据单位被称为样本。沿着源于探针中心到达最大成像深度的光线的样本序列被称为扫描线。OCT图像通常在某时获取一条扫描线。截面图像可以由随探针旋转所收集的扫描线的集合形成。此外，为了对动脉或其他血管的片段进行成像，导管在旋转的同时纵向移动。以这种方式，探针获取螺旋图案的截面图像的集合。图像源于与感兴趣的血管或动脉的切片相关联的各条扫描线。作为实例，关于图3A示出扫描线1、2和3。扫描线之间配置有角度，如车轮上的辐条。

截面图像可以由随着探针旋转收集的扫描线的集合形成。此外，为了对动脉或其他血管的片段进行成像，导管在旋转的同时纵向移动。以这种方式，探针以螺旋图案获取截面图像的集合。对于给定的扫描线，散射区域可以是线上的线性片段。各种滤波器可被配置为基于每条扫描线相匹配以识别感兴趣的区域，诸如掺杂或反向散射区域以及未掺杂或基本非散射区域。在一个实施例中，本文描述的软件模块被配置为操作或处理样本、样本组合(作为扫描线或其部分或其子集)、扫描线的组合(诸如帧或其部分或其子集)和它们的组合。例如，在一个实施例中，将样本或样本组合用作扫描线来执行连续校准。

所得到的二维或三维图像源于与感兴趣的血管或动脉的切片相关联的各种扫描线。图像可以显示为诸如图3A至图3D所示的截面。截面图像的组合允许使用软件模块(对拉回期间获取的OCT图像进行操作或以其他方式进行转换)显示诸如三维立体图或二维纵视图的层析图像。

图4和图5示出了用于各种类型的校准的事件的高级总和。最初，作为用于收集OCT数据的设置处理的一部分，在执行拉回之前，一次性数据收集探针连接至患者接口单元(步骤1)。连接校准可以包括用于移动参考反射镜以定位导管的电机的搜索范围，从而检测扫描线倒置(scan lineinversion)。在连接校准处并且作为连续校准的一部分执行发生且可以导致结果的频率混叠。自动校准还使用处理补偿作为频率混叠结果的图像倒置或弯曲。

关于温度相关的预拉回校准，减小电机的扫描范围，诸如几毫米的扫描窗口，因为在拉回之前插入到血管之后达到平衡之后光纤的长度没有改变。

光通过一个或多个透明鞘(其包括导管外结构)传播。每个界面都可以引起将被OCT检测到的反射。因此，确定这些反射中的哪个对应于期望的光学参考点是存在挑战性的。

作为OCT系统的一部分，用于系统中使用的干涉仪的参考臂和样本臂的光学路径长度需要保持在发生干涉的特定极限值内。这可以使用轨道上的可转移反射镜或者以线性方式驱动该反射镜来实现。以这种方式，可以调整参考壁位置以将导管的远端与参考臂的光学路径长度对齐。光学指数和扩张可以改变主体中的光学路径长度。在图3A中示出了不同的介质(血、冲洗溶液、空气等)中的各种反射率(IR)。给定病人体外、冲洗时期、拉回和去除的时间，其中设置有导管的介质发生改变。作为自动校准处理的一部分，参考反射镜可以被移动以匹配路径长度变化。在一个实施例中，可以在拉回之前执行该步骤。

校准方法被实施为基于计算机的算法，诸如具有不同阶段或时期的各种步骤和循环。在一个实施例中，校准方法基于存在或不存在使用给定探针收集的数据所生成的图像中特定特征来确定附接至系统的数据收集探针的类型。在一个实施例中，该方法识别光散射校准部件，诸如设置在探针中的校准部件(诸如掺杂层)。

在一个实施例中，校准部件在接触光纤的外表面的材料中设置在光纤附近，诸如通过与光纤相邻。校准软件模块被配置为改变底层数据，使其通过图像输数据处理流水线以改变状态进行传输。其他模块附加它们的变化而不改变底层数据并且将图像数据和信息以及改变从先前的流水线模块传输至的下一图像处理模块。

此时，执行连接校准以从掺杂鞘的扫描中获取关于导管的数据。用于校准的扫描可以具有第一旋转速率。通常，通过使用散射给定数据收集导管内的光的掺杂剂(诸如光纤附近或者在鞘中与其相隔一定距离)，系统可以确定导管的哪个版本被连接至PIU。例如，一个导管包括被设置为与鞘中所设置的光纤相邻的掺杂层(参见图2A)。相反，另一导管包括鞘的掺杂版本(参见图2D)。鞘与光纤的纵轴分离但基本同轴。

然后，具有可旋转光纤3的探针(诸如图1A中的探针5)被插入到病人中(步骤3)。接下来，在活体内执行温度校准处理以补偿光纤3的长度上的温度效应(步骤4)。可以使用参考反射镜的移动来实施温度校准，诸如关于连接校准所进行参考反射镜的移动(步骤2)。温度校准与连接校准相比通常花费相对较短的时间。

接下来，能够进行拉回(步骤5)。该步骤可以包括监控来自探针的图像数据并准备冲洗。然后，自动或手动地触发拉回(步骤6)。在冲洗溶液充分清洗了内腔之后，血液清洗检测方法可用于触发拉回。

在拉回期间，收集多帧数据。从导管接收的OCT数据可以各种格式(诸如多页TIF文件格式)进行保存。每个TIF文件都包括多帧数据。在一个实施例中，以极坐标格式获取扫描线并存储在TIF文件中。每帧都是血管或其他样本的截面。基于软件的连续校准方法对帧进行操作并通过识别边界(诸如环或掺杂鞘)并基于每帧调整导管位置来相对于其他帧中的导管对齐每帧中的导管。

本文描述的软件相关特征的一个有利特征涉及成像处理流水线。在一个实施例中，连续校准是配置在路径或者特定处理顺序的示图中的多个图像处理模块中的一个图像处理模块。例如，图案可以是顺序配置模块，其接下来被经验确定为针对特定图像帧提高OCT数据的质量或者以其他方式提高下游图像处理模块的操作。

此外，在血管的二维图的显示中(诸如纵视图或L模式或截面图)，其中配置图像处理模块的图案或序列顺序还可以基于生理考虑(诸如导丝的相互影响、导丝阴影、引导导管、设置在血管中的分支血管、支架支柱检测、内腔边界的位置、诸如通过内腔边界进行的内腔的检测、斑块检测或者血管的其他生理分割、支架贴壁不良)来确定。在图8中提供了关于图像处理软件模块的配置或者这些模块之间的可能处理路径的附加细节。

返回到图4，作为连续校准的结果，在拉回期间获取的数据的帧被处理，诸如通过对它们进行调整以使它们的与路径长度、样本臂和参考臂一致的正确参考点基本相等或者在允许容限内。然后，通过图4中一般示出并且在图5和图8中更详细示出的随后的图像数据流水线处理模块来处理校准的拉回图像数据。以这种方式，在执行其他检测或图像转换级之前，拉回中的所有或大多数帧被校准，以通过使模块对校准的图像数据而非未校准的图像数据进行操作来改善随后的处理软件模块的结果。

接下来，通过首先建立用于背景噪声的阈值或者执行阈值处理来修改图像/帧(步骤7)。在多帧架构下，先前帧被传输至阈值算法来确定阈值将不会在清洗内腔中产生太多的噪声或者在内腔边界中产生太多的“脱离”(黑色区域)。可以在一级、两级、三级或更多级中实施阈值处理。可以使用本领域已知的各种阈值算法。

在阈值处理之后，开始连续校准处理以使用其被拉动通过内腔获取的帧连续地校准导管的直径或位置(步骤8)。然后，对于流水线中的其他模块，以校准形式使用校准帧。执行下一导丝检测(步骤9)，并且在将来执行引导导管检测(步骤10)。一旦去除了系统导丝的人为因素和噪声，就执行分支血管检测(步骤11)，并且可以执行支架支柱检测(步骤12)。

在多帧架构中，来自拉回的图像数据被存储在存储器中，诸如存储在高速缓存器中。然后，图像数据被分配给用于分析或修改的各个模块。在一个实施例中，可以基于每个模块对图像数据执行单一帧检测和处理。此外，数据被发送给存储器，诸如服务器或硬盘，使得各个软件模块或算法可以请求并接收OCT图像数据的先前帧。

一旦完成分支血管检测，系统就搜索支架支柱(步骤12)，然后确定内腔位置(步骤13)。然后可以执行斑块检测、支架贴壁不良检测或其他组织特性(步骤14a和14b)。然后，使用处理的OCT图像数据执行2D或3D显示(步骤15)。

连续校准

椭圆检测算法可用于识别一个或多个鞘边界或者冲洗溶液区域、血液或者一个或两个子层之间的界面。该信息可用于基于每一帧对齐导管。参考反射镜的运动方向及其速度可用于补偿频率混叠效果。

在一个实施例中，确定使用哪个导管以及执行一个或多个校准处理，参考反射镜被设置在原位置。该步骤通常在拉回之前执行作为自动校准步骤的一部分。接下来，沿着前向方向朝向第一位置进行扫频或扫描。然后，沿着后向方向超过其需要定位的位置执行粗调扫描(以去除滞后)。然后，在原始扫频的方向上进行细调。接下来，使用针对给定帧获取的扫描线，基于软件的细调试图找到鞘或导管中的散射颗粒的部分层或完整层。假定OCT探针具有在一个或多个鞘中设置的可旋转光纤，则这种鞘可以掺有一层(参见图2A至图3D并且本文另有描述)或多层(或子层)(参见图2B)。可以选择鞘上或鞘中的掺杂层以减少不想要的反射，同时可通过作为校准部件的软件检测到该掺杂层。

一个或多个校准部件的检测

各种校准部件可用于给定的血管内数据收集探针。在一个实施例中，校准部件可以包括掺杂鞘，该掺杂鞘选择性地掺杂有散射颗粒。鞘是一种其中设置有光纤的基本细长的弯曲保护套。这种鞘通常具有椭圆形的截面，其包括圆形截面。在一个实施例中，软件可以被配置为基于其部件或校准部件识别给定导管。此外，软件执行各种滤波、检测和阈值步骤，以诸如通过特定图案或每帧上的其他特性识别该鞘。设计给定校准元件的各种约束和现有知识可用于对其进行识别。滤波器可以包括具有陷波(notch)的步进功能，该陷波被确定大小以沿着扫描线(诸如掺杂区域的厚度)拾取元件。给定的滤波器可表示为矩阵或其他运算子。

在图6A中描述了用于定位校准部件(诸如图像中的密集区域、OCT图像中的边界或界面、圆形区域、不规则形状或其他适当部件)的各种步骤。在一个实施例中，本文描述的软件和系统使用多个处理步骤(步骤A1-A8)和软件模块以识别掺杂鞘。各种物理约束可利于OCT帧中的检测。掺杂鞘通常为圆形或椭圆形。鞘可以在血管中变形和扭曲，尽管其总面积或周长横跨帧不会改变。掺杂鞘通常不设置在血管的中心，而是可以在各个非同心位置中移动。这些几何限制可用于估计鞘出现的区域。

此外，掺杂鞘的厚度可以基于制造容限而改变。此外，与图6B右侧所示执行了线平均的版本相比，如图6B左侧中的暗区域所示，掺杂鞘容易具有斑点。所有的这些因素对跟踪作为校准部件的掺杂鞘都存在挑战。

在一个实施例中，可以使用本文描述的方法和概念来检测校准部件。步骤A1-A8可一次或多次使用以识别给定校准部件。在一个实施例中，可以一起或单独使用滤波器。步骤包括：平均扫描线A1；在估计出现导管鞘信号的图像中定位近似区域A4；使用一个或多个滤波器(诸如1-D滤波器核)找到候选鞘点A5；使用第二滤波器(诸如1-D空间滤波器)测量圆形或椭圆形信号的厚度A6；确定圆形、可能脱离中心、候选点的分组A7以及选择椭圆A8。在图像被移动的情况下，还可以执行步骤A2和A3。

在一个实施例中，使用第一滤波器。第一滤波器可被配置为在各种可能情况下工作(体内/体外和横跨整个掺杂层厚度)。优选地，选择滤波器以处理探针和校准部件将在使用中暴露的情况。在一个实施例中，一个或多个滤波器被配置为解决以下情况或参数：

具有厚度掺杂区域和/或其他部件：校准部件的厚度的规格为0.0015”+/-0.0005”。结果，使用最小厚度0.0010”(25um)。

清洁区域：在一个实施例中使用厚度为20um的OCT分辨单元。

失配区域：零。可能存在光学指标失配(体外空气中)或者不可能存在光学指标失配(相反为体内)。

对于第二滤波器，可以一次或多次执行多滤波操作：

具有厚度的掺杂区域和/或其他部件：厚度的各种规格为(25-50um)。

清洁区域：与掺杂层厚度反向变化(总鞘厚度恒定)。

失配区域：零。可能存在光学指标失配(体外空气中)或者不可能存在光学指标失配(相反为体内)。

在一个实施例中，如果没有找到掺杂鞘(诸如图2B、图3A和图3B所示)，系统或校准模块试图搜索掺杂鞘或与光纤3相邻的环(诸如图2A所示)。掺杂鞘的缺乏可以表示使用不同类型的导管，但不是确定性的。如果系统不能在光纤附近找到掺杂层或环，则生成错误信号。如果该系统找到和丢失或者不能找到校准部件，则其可以将数据标为不可用或生成操作者警告。

导管类型和部件

图2A示出了一种导管类型，以及图2C和图2D示出了两种导管类型的各种部件。系统被配置为识别这些类型和其他类型。通常，系统首先寻找掺杂鞘，并且在没有找到的情况下寻找光纤附近的掺杂环。在执行拉回之前作为自动校准的一部分执行该步骤。以这种方式，导管类型通知如何在模块图像处理流水线中处理数据。

导管被设计为与填充光纤和鞘之间的区域的冲洗溶液一起工作。这帮助防止血液进入并用于在拉回期间冲洗用于OCT成像的内腔。溶液被配置为提供光纤和鞘之间适当等级的指数匹配。当探针在空气中时，掺杂鞘相对于其在血液中更容易定位。当与光纤附近的PET环相比时，掺杂鞘更大程度地类似组织。结果，可以执行多阈值采样以识别用于掺杂鞘的候选。这些可以被记下，并且当足够数量的样本表示掺杂鞘存在的适当概率时，鞘位置用于给定帧。

多预取架构部件的实施例

图7示出了适合于处理使用血管内成像探针获取的扫描线、样本或帧的图像数据处理架构。开始，来自拉回探针的起始帧被设置为第一图像数据处理模块(在图7中示为图像数据处理模块A)的输入。通常，在给定实施例中，本文描述的步骤和处理可以被配置为在样本、扫描线、帧或帧级的集合处操作。结果，对前述的一种类型的OCT数据的参考可以变为另一种类型的OCT而不存在限制。因此，参考帧还预期对扫描线进行操作的相关实施例，反之亦然。在一个优选实施例中，相对于扫描线执行本文描述的所有校准、处理和滤波步骤。

在一个实施例中，图像数据处理模块被配置为对来自拉回的帧(诸如所示帧F1、帧F2和帧F3)进行操作。每帧都被图像处理模块A接收作为第一操作(first pass)的一部分，其中模块对每帧进行操作并生成用于每帧的输出。对于帧1来说，输出为用于帧1的输出A1；对于帧2来说，输出为用于帧2的输出A2；以及对于帧3来说，输出为用于帧3的输出A3。

在一个实施例中，每个输出都可以是诸如用于偏移帧中的像素或扫描线中样本的可能值的值，从而与使得样本路径和参考路径基本相同或者对齐或检测不同帧或扫描线中的校准部件相一致。输出本身可以是运算子，诸如用于其他帧和其他图像处理模块的矩阵。在一个实施例中，模块A是图8中所示的一个模块，以及模块B是图8的另一模块。在一个实施例中，相对于模块A执行的第一操作是预取。

在一个实施例中，图像处理模块A从拉回接收帧或多条扫描线，并处理帧或扫描线，以生成帧或扫描线输出。第二操作可以是输出的应用，诸如以虚线帧所示的应用于第二操作的帧3的输出A3。假定模块A在模块B之前的序列配置，如图7的上中部所示，被模块A处理的帧1、2和3产生帧1(应用A1)、帧2(应用A2)和帧3(应用A3)所示的虚线框。

然后，在图像数据处理模块B中提供这些处理帧，并且每帧都在示为第一操作的一部分时被操作，使得生成输出B1、B2和B3。如图所示，这些输出被应用于模块B的输入帧，使得所得到的帧是应用B1的帧1、应用B2的帧2以及应用B3的帧3。尽管没有保持参照A3、A2和A1，但在图7的右上角示出由模块A施加的操作前进到模块B的输出帧，除非例如模块B被配置为经受模块A的一些或所有操作。

例如，在一个实施例中，模块A可被配置为对从拉回接收的帧集合提供连续校准。结果，在模块A的应用之后，帧将被校准。此外，模块B将有利地在应用任何附加图像处理(诸如阴影去除变淡(shadow removal lightening)或导丝检测)之前接收校准帧。图5所示的各种拉回处理帧和图8所示的处理模块以及本文描述的任何其他软件模块以任何等效或延伸的方式适合用于参照图7示出和描述的架构。

多帧流水线和序列/顺序帧处理

部分地，本发明的一个实施例涉及多预取架构。例如，在一个实施例中，关于图像数据的帧的第一预取计算校准结果，以被图像数据的帧的第二预取显示或处理。在一个实施例中，原始未处理的图像数据可以从拉回进行显示，因为第二图像数据流根据本文描述的图像处理流水线进行处理。

作为使用多帧数据的实例，在内腔检测期间，使用两帧帮助增加检测内腔边界的精度。例如，导丝投射模糊部分边界的阴影。然而，如图所示，扫描线还可以被内腔中的不清楚的碎片或血液阻挡。结果，扫描线可以对闭塞的多个点进行成像。然而，这些碎片较小，因此通过查看先前帧，软件可用于确定碎片可以与壁区别开，因为壁在帧之间具有连续性而碎片不具有连续性。

对图像数据帧执行两次操作允许给定模块(诸如图7中的模块A)的所有操作被执行和高速缓存。这些可以保持为阵列或者应用于来自拉回的帧集合。然后，修改帧或帧的集合或这种阵列可以被传送给随后的图像数据处理流水线模块(诸如模块B)。在一个实施例中，模块A和模块B可以是从图8所示图像处理软件流水线中选择的任何软件模块。在一个实施例中，从由拉回时收集的成像数据得到的任何图像集合中预取用于一个图像数据处理模块的数据，OCT、IVUS还是其他形式可以用作图8的一个或多个处理路径的输入。在一个实施例中，可以基于处理资源和用户感兴趣的输出来选择跨越图8的一个或多个路径。

假定拉回使得内腔运动，在拉回之后优选以连续校准开始图像处理流水线并以内腔检测结束。在一个实施例中，连续校准是指基于软件的校准，通过其使得每帧中的导管或光纤在帧之间对齐。一旦执行了内腔检测，就可以选择用于多帧系统的任何所述先前步骤。

以这种方式，基于图8所示的生理和数据处理约束，流水线软件模块以树结构进行配置。生理和数据输入可导致流水线中模块的优选顺序。在一些情况下，顺序改善结果或者使得特定输出成为可能，诸如内腔检测。可交换封闭软件模块的顺序选择和连续校准的优势使得改进了数据处理结果和效率。

如图8所示，软件模块可以被配置为可交换并且被配置为相对于彼此封闭以减小错误传播的可能性并且能够交换模块并改变帧的处理顺序。基于生理约束和多级校准程序，图像数据流水线的级被排序以改进分辨率并避免错误。在一个实施例中，算法具有两个阶段。第一阶段在预取期间运行以收集潜在的导丝区域，而如果拉回具有多帧则执行第二阶段。第一阶段作为单帧处理运行，其收集用于每帧的信息。在一个实施例中，作为多帧处理执行第二阶段，其使用来自单帧处理的信息。

多帧系统使用两次操作或三次操作来提高精度并降低噪声。一次操作对帧进行操作、分析，并基于模块操作生成正确值或其他输出。校准被选择为第一图像数据处理模块。通过校准模块的第一操作识别半径或其他距离，图像需要偏移该距离以对齐帧之间的光纤接收信号。在一个实施例中，在流水线中稍后是内腔检测，因为该内腔检测依赖于流水线中在其之前发生的导丝检测、分支血管检测和支架支柱检测。

使用低强度区域和其他结构部件解析图像特征

在图9A中，示出了血管内成像探针的一部分。该探针包括光束定向器180，其与包括玻璃部分的光纤190部分相邻。此外，如图9A下部截面中的不规则区域所示，探针中的两个熔接接头可以创建低强度区域。由于该区域对应于玻璃部分，所以光应该穿过而不发生过多的散射。

与OCT和成像探针相关联的一个挑战在于：由于探针基本为圆形的截面和探针具有许多部件而使得环可以容易地形成在图像中。可由导管、拼接或成像系统中的其他光学部件产生的这种性质的环可干扰校准。例如，这种环可以锁定并且错误地处理为校准部件。

在一个实施例中，当寻找到这些部件之后，已知强度区域(诸如所示拼接区域)和图像中的其他区域可用于排除特定信号(诸如环)作为校准部件的候选。因此，基于探针部件及其配置，图像帧中的已知低强度区域可用于提高校准效率并排除错误环和其他人为因素。

图9B示出了引起相关成像人为因素的制造问题。所示的光纤195被设置在粘附至光纤的层中。在给定实施例中，这与成像区域中的校准部件相比，探针可相对于该校准部件移动。光纤的偏离中心放置可以导致附加校准步骤。由于距离X和Y不同，所以当旋转时，记录为扫描线的距离偏移可歪曲结果并影响后续图像处理的量。结果，其他校准部件可用于补偿该结果。

连续校准和操作触发

通常，基于电机的校准方法不检测成像导管的正常操作模式中的偏差。在图10A中，如可以从附图底部的L模式的经验扩展图案看出的，成像探针没有被适当地操作。类似地，图10B中的L模式表示光纤或透镜不再中继信号。本文描述的连续校准部件可以包括截面图像的周期跟踪。结果，通过使用这种截面图像(其可以包括校准部件)，给定校准部件期间的校准部件的失锁可用于停止成像程序或者以其他方式警告操作者。关于校准部件的失锁或跟踪可触发警告或通知操作者不能使用拉回数据。阈值可以包括预定帧数或预定时间段的失锁。

跨帧数据滤波、内插和基于样条的软件实施例

如本文所述，基于光学相干断层扫描数据收集探针发送和接收的光学信号而生成图像数据的帧集合。探针包括探针尖端，其包括光纤或与光纤进行光学通信。

在探针旋转时，该探针在血管中被拉回，使得从探针尖端发送至血管壁的光束跟踪其沿着被成像的血管部分移动的螺旋形。该部分具有指定的拉回距离D。关于拉回距离D获取帧集合。

关于一些帧，可以导致使特定帧不可用的错误。例如，如本文所述，椭圆形可以适合相对于鞘设置的掺杂层(诸如在鞘内或外)。该掺杂层用于各种目的，诸如不同的校准程序。如果这种椭圆装配失败，或者如果所得到的椭圆装配相对于掺杂层的位置被错误计算，则在随后的校准处理步骤期间，可以考虑丢弃或者忽略所得到的装配。

在其中设置有探针的聚合物鞘在拉回期间通常具有椭圆截面。探针的光纤和鞘在图像数据的帧中可见或可检测。作为这种椭圆的特殊情况，该截面是圆形的。考虑到动脉的移动和鞘的柔性特性，鞘可以被弯曲或折叠，使得在截面透视图中，鞘的周长涉及各种规则或不规则的连续曲线。假定鞘为物理对象，则诸如给定鞘的周长的各种参数应该横跨沿着拉回距离所得到的帧相同或基本相同。结果，即使鞘从椭圆变形为不规则的轮廓，周长在帧之间也应该恒定或基本恒定。

在一个实施例中，目前基于最佳匹配椭圆来估计周长。在另一实施例中，直接根据计算的偏移计算周长并且这可能更加精确，但是其可能在特定情况下更易于受噪声影响。在一个实施例中，鞘的平均直径可用作通常应该在帧之间保持恒定的另一度量。还可以横跨帧跟踪光纤的位置。在一个实施例中，一个或多个校准软件模块用于执行本文描述的基于样条或椭圆拟合。软件模块可以被配置为包括防止帧之间的不连续和跳变的约束。

可以跟踪各种其他参数，包括但不限于椭圆的离心率、椭圆的中心位置、椭圆的周长和偏移的周长。如果离心率从一帧到下一帧变化巨大，则椭圆的离心率可以表示椭圆拟合的错误并由此为异常值。在一个实施例中，与椭圆周长相比，偏移的周长潜在地作为校准度量更加精确，但是基于被椭圆拟合主要忽略的错误偏移检测，该偏移的周长还是会具有错误。

通常，如果椭圆可以与给定帧的鞘或设置在其中的散射颗粒相匹配，则帧可用于校准和成像。这种椭圆拟合被用作一个或多个校准程序的一部分。在一个实施例中，使用图11所示的一个或多个步骤执行基于样条的拟合的这种椭圆拟合。

针对帧内的每条线计算偏移，椭圆与偏移相匹配。对于每一帧，用于椭圆的大小值(诸如椭圆的平均直径或平均半径)被保存为给定帧的偏移值。拉回时的所有帧都被分为1mm的离散窗。基于每帧偏移值，每个窗内的中值偏移被用作用于拟合样条的值。

样条有效地模拟所有帧的偏移，并且由于在每个窗上使用中值，所以异常偏移实际上被忽略。由于样条拟合是平滑的，所以其是用于校准的适合值。样条不选择将被显示的帧。样条的确有效地内插用于偏移检测失败或者错误地计算检测偏移(异常)的帧的偏移值。

通常，可以横跨帧一致跟踪的特征(诸如用于可能光纤核心位置的轨迹、鞘直径、鞘周长和本文提出的其他因素)可用于生成用于横跨帧内插的关系。这在鞘检测或椭圆拟合失败的情况下是有用的。当发生这种错误时，多项式样条或其他内插方法可用于获取用于具有错误条件的帧的校准修正值。具体地，内插是指从正确计算偏移的周围帧中提取用于不可以通过使用有效偏移计算偏移的帧的适当校准修正值的处理。

存在使得样条拟合不可用的多种错误条件。在一个实施例中，如果应用以下条件中的一个或多个，则使用基于多项式拟合或样条拟合的方法的帧的处理终止或者以其他方式中断：

·从一个窗到下一窗的中值偏移之间的计算差值超过阈值(大约20微米)

·不能找到用于任何窗的中值。在窗内的帧不具有有效偏移测量值的情况下会发生这种情况。

·所有帧中的超过1/2不具有有效计算平均直径(偏移)。

在一个实施例中，使用基于样条或样条拟合的方法执行图像数据的帧的数据拟合。在一个实施例中，用于连续校准的数据拟合算法的输入是在拉回中在每个1mm窗上计算的中值偏移值的输入。参数是沿着拉回在大小1mm的每个窗中计算的中值偏移值。相对于针对表示椭圆的不同窗(诸如其大小或位置)获得的值的集合执行多项式拟合用于测试已找到椭圆的可能性。如果椭圆参数的拟合横跨窗是一致的，则这支持在每个图像帧中识别正确部件的位置。

拟合处理执行关于偏移值(诸如椭圆大小值或针对每帧计算的参数)的拟合。如果样条算法或连续校准由于特定原因不工作，则软件被配置为引导用户至手动验证/调整屏幕。探针图像被提供为用户提供手动选择或为用户提供候选集合，以用于评估或请求来自用户的更多信息。

数据收集探针实施例和参数

在一个实施例中，探针的内层、中间层或外层可以被掺杂。在一个实施例中，两个紧密隔开的层被用于提供双线反射。在一个实施例中，该双层可设置在探针的鞘中或外层中。双线反射结构可用于缓解寄生反射。

在一个实施例中，数据收集探针可以包括两层(在分离部件中的掺杂材料之间具有空间)而非相同部件内的两层。例如，部件的组合具有掺杂材料(诸如光纤附近的PET层)或掺杂层(诸如具有掺杂内层的窗管)的全壁厚度。可以下面的这种方式使用掺杂环的组合：例如掺杂透镜PET和掺杂窗管(window tubing)(每个都具有掺杂全壁(不分层))或者具有掺杂层的一个或两个可用于一些数据收集探针实施例。

在一个实施例中，光通过其传递到或来自探针尖端的柔性鞘由热塑材料制成。这种材料的实例为聚醚-聚酰亚胺嵌段共聚物。部分掺杂的鞘可使用各种塑料材料来实现，其中，各种塑料材料可以成形或模制为管或其他形状。

在一个实施例中，掺杂层设置在鞘内并具有大约0.001英寸到大约0.004英寸的范围内的厚度。在一个实施例中，基本无散射颗粒的层设置在鞘内并具有0至大约0.004英寸的范围内的厚度。

在一个实施例中，本发明涉及光学相干断层扫描探针。该探针包括：基本透明的弯曲保护套，限定第一孔并包括聚合物，该基本透明的弯曲保护套包括基本为椭圆形的截面，该截面包括具有第一环形厚度T1的第一环形区域和第二环形区域，该第二环形区域掺杂有光散射材料并具有第二环形厚度T2，第一环形区域基本没有光散射材料；光束定向器；扭线，限定第二孔；可旋转光纤，与光束定向器进行光学通信，可旋转光纤设置在第二孔中，扭线滑动地设置在第一孔内。

用于血管内探针的鞘的像素和透明层参数

如图12所示，示例性鞘200示出了用于鞘200的各种界面层的放大图210。界面层包括表示为OD的鞘的外层或外直径。鞘200的一层215基本没有光散射颗粒作为掺杂物并具有厚度T1。鞘200的一层220包括光散射颗粒作为掺杂物并具有厚度T2。

在一个实施例中，用于特定校准部件的掺杂鞘被调整以计算OCT分辨率。鞘200中的OCT分辨单元比空气中的分辨率小(好)1/n材料，其中n材料是该材料的折射率。在一个实施例中，鞘200是聚合物，并且大多数聚合物具有∽1.5的指数。结果，空气中的8-20um分辨率在鞘200的聚合物中为∽12.5um的分辨单元。

在一个实施例中，在OCT中，无杂质层215比实际层薄一个分辨单元，而掺杂层210比实际层厚一个分辨单元。由于使用OCT而导致的分辨率问题可以使用如下两个等式来评估：

(1)DLT+1*RCm＝CLT-1*RCm(相等透明厚度的期望条件)

其中CLT＝无杂质层厚度，DLT＝掺杂层厚度，RCm＝分辨单元材料，

(2)DLT+CLT＝TT，TT＝总鞘壁厚度

作为实例，对于100um的窗厚度(实际)，掺杂层为37.5um且无杂质层为62.5um(实际)，RCm＝∽12.5um。这产生1:1的期望比率，透明层厚度(37.5+12.5＝62.5-12.5)。然后，针对该TT和RCm，用于鞘的两层的构造比为3:5。37.5:62.5＝3:5，其中3:5以RCm的单位(用于检测的最小量)表示。

结果，最小鞘壁为当CLT-1*RCm＝1RCm时，CLT＝2*RCm或25um。然后，最小鞘壁厚度为37.5um且DLT为12.5um。在这种情况下，构建比为1:2。这假设最小可检测厚度仅为1RCm。

斑点减少可以将透明壁厚的不确定性减小1/sqrt(n)，其中n是样本线的数量。所以RCm可下降1/sqrt(n)。在这种情况下，可以计算8条线的平均值[(点大小*每个截面的线的数量)/周长＝8]，因此RCm avg变为4.4um。

在一个实施例中，T1和T2的比率的范围为大于0至1。在一个实施例中，DS和UDS区域之间的边界为校准部件。在一个实施例中，T2与T1的比率为大约1:5。在一个实施例中，T2与T1的比率为大约3:5。在一个实施例中，T2与T1的比率为大约4:6。

在一个实施例中，鞘200的厚度为T1+T2。在一个实施例中，T1+T2为大约60μm。在一个实施例中，T1+T2为大约100μm。在一个实施例中，T1+T2为大约120μm。在一个实施例中，T1+T2为大约140μm。在一个实施例中，T1+T2为大约160μm。在一个实施例中，T1+T2为大约180μm。在一个实施例中，T1+T2为大约200μm。在一个实施例中，光散射材料包括二氧化钛。

在一个实施例中，校准部件包括光散射颗粒的配置，确定光散射颗粒的大小和位置使得相对于入射光保持单散射。因此，在一个实施例中，当在数据收集探针的给定细长层或膜中设置散射颗粒时，多散射阈值被设置为约束。这是因为衰减将迅速增加而返回信号(掺杂层亮度)没有如此多地增加。

在描述中，在光学相干断层扫描的条件下讨论了本发明；然而，这些实施例不用于进行限定并且本领域技术人员将理解本发明通常还可以用于其他成像和诊断形式或光学系统。

术语光和电磁辐射在本文可交换使用，使得每个术语都包括所有波长(和频率)范围和电磁频谱中的各个波长(和频率)。类似地，术语设备和装置也可以交换使用。部分地，本发明的实施例涉及或包括(不限于)：电磁辐射的源及其部件、系统、子系统和包括这种源的装置；可用作前述装置或与前述装置通信的机械、光、电和其他适当的设备；以及关于每个前述装置的方法。因此，电磁辐射的源可以包括任何发射、再反射、传输、辐射或生成一个或多个波长或频率的光的任何装置、物质、系统或设备组合。

电磁辐射的源的一个实例是激光。激光是通过辐射的受激发射的处理产生或放大光的设备或系统。尽管激光设计的类型和变化太广泛而无法例举出且不断演进，但适合于本发明的实施例的激光的一些非限制实例可以包括可调谐激光器(有时称为扫频光源激光器)、超辐射发光二极管、激光二极管、半导体激光器、锁模激光器、气体激光器、光纤激光器、固态激光器、波导激光器、激光放大器(有时称为光学放大器)、激光振荡器和放大自发辐射激光器(有时称为无反射镜激光器或超辐射激光器)。

非限制性软件部件和实施例

以下描述用于提供适合于执行本文描述的本发明方法的设备硬件和其他操作部件的概述。这种描述不用于限制本发明的可应用环境或范围。类似地，硬件和其他操作部件可适合用作上述装置的一部分。本发明可以利用其他系统结构来实践，包括个人计算机、多处理器系统、基于微处理器或可编程电子设备、网络PC、迷你计算机、大型计算机等。本发明还可以以分布式计算环境来实施，其中利用通过通信网络(诸如在不同的导管室或导致实验室中)链接的远程处理设备执行任务。

根据计算机存储器内的数据位的操作的算法和符号表示来介绍详细描述的一些部分。这些算法描述和表示可被计算机和软件相关领域的技术人员使用。在一个实施例中，算法这里通常认为是导致期望结果的操作的自相容序列。当方法停止时执行的或者本文以其他方式描述的操作是要求物理量的物理操作。通常，尽管不是必须，但是这些量采用电或磁信号的形式，其能够被存储、传送、组合、变换、比较和操作。

除非另有指定，否则从以下讨论中可以明确得出，在通篇描述中，利用诸如“处理”或“估算”或“搜索”或“检测”或“测量”或“计算”或“比较”或“拟合”或“内插”或“应用”或“阈值”或“滤波”或“校准”或“生成”或“确定”或“显示”的术语的讨论或者布尔逻辑或其他集合相关的操作等表示计算设备或电子设备的动作和处理，其将计算机系统或电子设备的寄存器和存储器内表示为物理(电)量的数据处理和转换为其他数据，该其他数据类似地表示为电存储器或寄存器或其他这种信息存储、传输或显示设备中的物理量。

在一些实施例中，本发明还涉及用于执行本文的操作的装置。该装置可以具体构造用于所要求的目的，或者其可以包括被存储在计算机中的计算机程序选择性启动或再配置的通用计算机。

本文表示的算法和显示不固有地与任何特定计算机或其他装置相关。各种通用系统可以被根据本文技术教导使用程序，或者其可以证明方便构造更专业的装置来执行所要求的方法步骤。从以下描述中清楚用于各种系统的所要求结构。此外，不参照任何特定的编程语言来描述本发明，因此可以使用各种编程语言来实施各个实施例。

本发明的实施例可以以许多不同的形式来实现，包括但绝不限于用于处理器(例如，微处理器、微控制器、数字信号处理器或通用计算机)的计算机程序逻辑、用于可编程逻辑设备(例如，现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑设备)的可编程逻辑、分立部件、集成电路(例如，专用集成电路(ASIC))或包括它们的任何组合的任何其他装置。在本发明的典型实施例中，使用OCT探针和基于处理器的系统收集的一些或所有的处理数据被实施为计算机程序指令的集合，其被转换为计算机可执行形式、诸如被存储在计算机可读介质中并且在操作系统的控制下被微处理器执行。因此，查询响应和输入数据被转换为处理器可理解指令，该处理器可理解指令适合于生成一个或多个预取、校准校正、偏移、检测内腔边界、相对于集合阈值比较测量垂直距离以及以其他方式执行图像比较、阈值、信号处理、图案匹配、人为因素去除、连续校准和上述的其他特征和实施例。

实施本文中先前所述的所有或部分功能的计算机程序逻辑可以以各种形式实现，包括但绝不限于源码形式、计算机可执行形式和各种中间形式(例如，通过汇编器、编译器、链接器或定位器所生成的形式)。源码可以包括以各种操作系统或操作环境使用的各种编程语言(例如，对象码、汇编语言或高级语言(诸如Fortran、C、C++、JAVA或HTML))中的任一种实施的一系列计算机程序指令。源码可以限定和使用各种数据结构和通信消息。源码可以为计算机可执行形式(例如，经由注释器)，或者源码可以转换(例如，经由翻译器、汇编器或编译器)为计算机可执行形式。

计算机程序可以以任何形式(例如，源码形式、计算机可执行形式或中间形式)永久或暂时地固定在实体存储介质(诸如半导体存储设备(例如，RAM、ROM、PROM、EEPROM或闪存可编程RAM)、磁性存储设备(例如，磁带或固定盘)、光学存储设备(例如，CD-ROM)、PC卡(例如，PCMCIA卡)或其他存储设备)中。计算机程序可以以任何形式固定在可使用各种通信技术(包括但不限于模拟技术、数字技术、光学技术、无线技术(例如，蓝牙)、网络技术和互连网络技术)中的任一种传输至计算机的信号中。计算机程序可以以任何形式分布为可移动存储介质，该可移动存储介质附有印刷或电子文档(例如，紧缩套装软件)、预加载有计算机系统(例如，系统ROM或固定盘)、或者在通信系统上(例如，互联网或万维网)由服务器或电子公告板分配。

实施本文中先前所述的所有或部分功能的硬件逻辑(包括可编程逻辑设备使用的可编程逻辑)可以使用传统的手动方法进行设计，或者可以使用各种工具(诸如计算机辅助设计(CAD)、硬件描述语言(例如，VHDL或AHDL)或PLD编程语言(例如，PALASM、ABEL或CUPL))电子地设计、采集、模拟或归档。

可编程逻辑可以永久或暂时地固定在有形存储介质中，诸如半导体存储设备(例如，RAM、ROM、PROM、EEPROM或闪存可编程RAM)、磁性存储设备(例如，磁带或固定盘)、光学存储设备(例如，CD-ROM)或其他存储设备。可编程逻辑可以固定在可使用各种通信技术(包括但不限于模拟技术、数字技术、光学技术、无线技术(例如，蓝牙)、网络技术和互连网络技术)中的任一种传输至计算机的信号中。可编程逻辑可以分布为可移动存储介质，该可移动存储介质附有印刷或电子文档(例如，紧缩套装软件)、预加载有计算机系统(例如，系统ROM或固定盘)、或者在通信系统上(例如，互联网或万维网)由服务器或电子公告板分配。

以下更详细地讨论适当的处理模块的各种实例。如本文所使用的，模块是指适合于执行具体的数据处理或数据传输任务的软件、硬件或固件。通常，在优选实施例中，模块是指软件例程、程序或其他适合于接收、传输、路由和处理指令和各种类型的数据(诸如OCT扫描数据、核滤波器、滤波器、阈值、图案匹配、干涉仪信号数据、导丝位置、阴影区域位置、分支血管位置、分支血管直径、强度轮廓或其他感兴趣的信息)的其他存储驻留应用。

本文描述的计算机和计算机系统可以包括操作性相关联的计算机可读介质，诸如用于存储获取、处理、存储和/或通信数据所使用的软件应用的存储器。可以理解，这种存储器可以相对于其操作性相关联的计算机或计算机系统是内部、外部、远程或本地的。

存储器还可以包括用于存储软件或其他指令的任何装置，例如包括但不限于硬盘、光盘、软盘、DVD(数字通用盘)、CD(压缩盘)、存储条、闪存、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、DRAM(动态随机存取存储器)、PROM(可编程ROM)、EEPROM(可扩展可擦除PROM)和/或其他类型的计算机可读介质。

通常，与本文描述的本发明的实施例相关联地应用的计算机可读存储介质可以包括任何存储介质，其能够存储被可编程装置执行的指令。在应用时，作为存储在计算机可读存储介质或存储介质上的指令可以实现或执行本文描述的方法步骤。根据本发明的实施例，这些指令可以是以各种编程语言(诸如C++、C、Java和/或各种其他种类的可应用于创建指令的软件编程语言)实现的软件。

存储介质可以是非暂时性的或者包括非暂时性设备。因此，非暂时性存储介质或暂时性设备可以包括实体设备，表示该设备具有具体的物理形式，尽管设备可以改变其物理状态。因此，例如，不管其状态是否改变，非暂时性表示保持实体的设备。

本发明的方面、实施例、特征和实例在所有方面被认为是示意性的而不用于限制本发明，仅通过权利要求限定本发明的范围。在不背离本发明的精神和范围的情况下，其他实施例、修改和用法对于本领域技术人员来说是显而易见的。

申请中的标题和部分的使用不表示限制本发明；每个部分都应用于本发明的任何方面、实施例或特征。

在整个申请中，组成被描述为具有、包括或包含具体部件，或者处理被描述为具有、包括或包含特定的处理步骤，预期本发明的教导的组成还主要由所引用部件组成或由所引用部件组成，并且本发明的教导的处理还主要由所引用的处理步骤组成或由所引用的处理步骤组成。

在应用中，在元件或部件被提及包括在所引用的元件或部件的列表中和/或选自所引用的元件或部件的列表的情况下，应该理解，元件或部件可以是所引用的元件或部件中的任何一个并且可以选自由两个或多个所引用的元件或部件组成的组。此外，除非本文另有排除或暗示，否则应该理解，本文中所描述的组成、装置或方法的元件和/或特征可以以各种方式进行组合而不背离本发明的精神和范围。

除非另有指示，否则术语“包括”、“包含”、“包括着”、“具有”“有”“具有着”的使用应该一般化理解为开放式的而非限制性的。

除非另有明确指示，否则本文中单数的使用包括多个(反之亦然)。此外，单数形式“一”“一个”和“该”包括多数形式。此外，在量值前使用术语“大约”的情况下，除非另有明确指示，这样的教导还包括具体的量值本身。

应该理解，步骤的顺序或用于执行特定动作的顺序不是实质性的，只要本发明的教导保持可操作即可。此外，可以同时进行两个或多个步骤或动作。

在提供值的范围或列表的情况下，就像每个值都被具体列举一样，值的范围或列表的上限和下限之间的每个中间值都是是分别预期的并且包括在本发明内。此外，给定范围的上限和下限之间以及包括该上限和下限的更小范围被预期并包括在本发明中。示例性值或范围的列表不拒绝给定范围的上限和下限之间以及包括给定范围的上限和下限的其他值或范围。

应该理解，虽然为了清楚的目的省略了其他元件，但是本发明的附图和描述已经被简化为示出容易理解本发明相关的元件。然而，本领域技术人员应该意识到，这些和其他元件可以是期望的。然而，由于这些元件是本领域已知的，并且由于它们不利于更好的理解本发明，所以这里不提供这些元件的讨论。应该理解，附图为了说明的目的而示出，而不是作为结构附图。省略的细节和修改或者可选实施例均在本领域技术人员的范围内。

可以理解，在本发明的某些方面，单个部件可以被多个部件代替，并且多个部件可以被单个部件代替，以提供元件或结构或者执行给定功能或多种功能。除了这些替换不用于实践本发明的某些实施例之外，这些替换认为包括在本发明的范围内。

本文描述的实例用于示出本发明的潜在和具体实施方式。可以理解，实例主要用于为本领域技术人员说明本发明的目的。在不背离本发明的精神的情况下，可以对本文描述的这些示图或算法进行改变。例如，在特定情况下，可以以不同的顺序实施或执行方法步骤或操作，或者可以添加、删除或修改操作。

Claims (24)

1.一种校准血管内成像系统的方法，所述方法包括：

使用在多帧中的两个或多个帧之间改变的椭圆形校准部件来连续地校准包括截面图像的所述多帧，

所述多帧包括通过血管的血管内探针拉回期间收集来的数据；和

识别所述多帧中的一个或多个帧中的所述椭圆形校准部件。

2.根据权利要求1 所述的方法，还包括：显示多个连续校准的帧。

3.根据权利要求1 所述的方法，其中，连续地校准包括：在所述多帧中的至少大多数帧中识别所述椭圆形校准部件。

4.根据权利要求1 所述的方法，其中，连续地校准包括：在生成校准扫描线的帧之前校准每条扫描线。

5.根据权利要求1 所述的方法，其中，所述血管内探针为光学相干断层扫描成像探针。

6.根据权利要求1 所述的方法，其中，使用选自由校准部件的非同心定位、校准部件的圆形轮廓、校准部件的周长测量、校准部件的面积测量、校准部件的较亮环形子集的厚度和校准部件的掺杂区域的厚度所组成的组中的一个或多个约束来执行识别所述椭圆形校准部件。

7.根据权利要求1 所述的方法，还包括：

将所述多帧划分为多个窗；以及

横跨所述多个窗相对于所述椭圆形校准部件的测量值拟合曲线。

8.根据权利要求1 所述的方法，还包括：

在连续校准的帧中检测一个或多个分支血管；并且

在一个或多个所述连续校准的帧上显示分支血管。

9.根据权利要求1 所述的方法，还包括：

针对连续校准的帧基于每一帧检测血管的内腔。

10.根据权利要求1 所述的方法，其中，所述椭圆形校准部件包括第一边界，其中所述第一边界在所述两个帧或多个帧之间改变。

11.根据权利要求10 所述的方法，所述椭圆形校准部件包括设置在所述第一边界内的第二边界，其中所述第二边界在所述两个帧或多个帧之间改变。

12.根据权利要求10 所述的方法，还包括：响应于所述第一边界的形状而生成警告。

13.一种血管内图像数据处理系统，包括：

电子存储器；以及

处理器，与所述存储器通信，所述存储器包括可被所述处理器执行的指令以使所述处理器：

使用在多帧中的两个或多个帧之间改变的椭圆形校准部件来连续地校准包括截面图像的所述多帧，

所述多帧包括通过血管的血管内探针拉回期间收集来的数据；和

识别所述多帧中的一个或多个帧中的所述椭圆形校准部件。

14.根据权利要求13 所述的系统，还包括指令以使所述处理器：显示多个连续校准的帧。

15.根据权利要求13 所述的系统，连续地校准包括：在所述多帧中的至少大多数帧中识别所述椭圆形校准部件。

16.根据权利要求13 所述的系统，其中，连续地校准包括：在生成校准扫描线的帧之前校准每条扫描线。

17.根据权利要求13 所述的系统，其中，所述血管内探针为光学相干断层扫描成像探针。

18.根据权利要求13 所述的系统，其中，使用选自由校准部件的非同心定位、校准部件的圆形轮廓、校准部件的周长测量、校准部件的面积测量、校准部件的较亮环形子集的厚度和校准部件的掺杂区域的厚度所组成的组中的一个或多个约束来执行识别所述椭圆形校准部件。

19.根据权利要求13 所述的系统，还包括指令以使所述处理器：

将所述多帧划分为多个窗；以及

横跨所述多个窗相对于所述椭圆形校准部件的测量值拟合曲线。

20.根据权利要求13 所述的系统，还包括指令以使所述处理器：

在连续校准的帧中检测一个或多个分支血管；并且

在一个或多个所述连续校准的帧上显示分支血管。

21.根据权利要求13 所述的系统，还包括指令以使所述处理器：

针对连续校准的帧基于每一帧检测血管的内腔。

22.根据权利要求13 所述的系统，其中，所述椭圆形校准部件包括第一边界，其中所述第一边界在所述两个帧或多个帧之间改变。

23.根据权利要求22 所述的系统，所述椭圆形校准部件包括设置在所述第一边界内的第二边界，其中所述第二边界在所述两个帧或多个帧之间改变。

24.根据权利要求22 所述的系统，还包括指令以使所述处理器：响应于所述第一边界的形状而生成警告。

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